六光子超纠缠态制备方案

自发参量下转换对应于一种非线性光学过程, 实验上作为一种标准方法, 人们利用自发参量下转换源产生纠缠光子对. 本文考虑由自发参量下转换源产生三对纠缠光子的情况. 通过使用由几组偏振光 束分束器、分束器和半波片等线性光学器件组成的量子线路演化三对光子, 给出了一个高效制备 包含偏振纠缠和空间纠缠的六光子超纠缠态方案. 因为方案中包含了参量下转换源产生三对纠缠光子 的所有可能情况, 所以本方案有很高的效率. 基于弱非线性介质构建了一个量子非破坏性测量装置, 用于区分光子在两指定的空间模中的两种分布情况. 特别地, 方案中可以通过合理约束在量子非破坏性测量过程中引入的非线性强度来达到实际实验所限定的数量级, 因此, 该方案易于在实验上实现.     

基于高维两粒子纠缠态的超密编码方案

基于通信双方预先共享d维二粒子最大纠缠态非定域相关性,信息发送方Bob只需要向信息接收者Alice传送一个粒子,就可以传送logd22比特经典信息,为保护信息的安全,方案采用诱骗光子技术,安全性等价于改进后的原始量子密钥分配方案（Bennett-Brassard 1984,BB84）.本文讨论了基于高维纯纠缠态超密编码方案.即通过引入一个附加量子比特,信息接收方对手中的纠缠粒子和附加粒子在执行相应的幺正演化,可以获取dαk2logd2+logd2（αk=minαj,j∈0,L,d－1）比特经典信息.通信双方采用诱骗光子技术确保量子信道的安全建立.与其他方案相比,该方案具有通信效率较高、实用性较强的优点.     

基于高维两粒子纠缠态的超密编码方案

基于通信双方预先共享d维二粒子最大纠缠态非定域相关性,信息发送方Bob只需要向信息接收者Alice传送一个粒子,就可以传送log22比特经典信息,为保护信息的安全,方案采用诱骗光子技术,安全性等价于改进后的原始量子密钥分配方案(Bennett-Brassard 1984,BB84).本文讨论了基于高维纯纠缠态超密编码方...     

连续变量多组分纠缠态光场及其在量子计算中的应用

在发展基于单光子的量子信息系统的同时,以光场正交分量为基础的连续变量量子信息科学也在蓬勃发展,多组分纠缠态光场是研究连续变量量子计算的基本资源.文章简要介绍了连续变量多组分纠缠态光场的概念和制备方法,以及连续变量量子计算的基本模型和实验研究进展.     

电子自旋辅助实现光子偏振态的量子纠缠浓缩

量子纠缠浓缩可以将非最大的纠缠态转变为最大纠缠态,提高量子通信的安全性.本文基于圆偏振光和量子点-腔系统的相互作用,用一个单光子作为连接远距离纠缠光子对的桥梁,在理想条件下实现了光子偏振纠缠态的浓缩.计算结果显示,这个纠缠浓缩方案在考虑耦合强度和腔泄漏的情况下也可以保持较高的保真度,而且不需要知道部分纠缠态的初始信息,也不必重复执行纠缠浓缩过程.这不仅提高了量子纠缠浓缩的安全性,也有助于通过消耗最少的量子资源来实现高效的量子信息处理.     

第三讲 量子纠缠态

量子纠缠是量子力学的奇妙特性之一 .文章对量子纠缠的历史作了简单回顾 ,介绍了近年来在纠缠的度量和纠缠态的判别及其分类方面的主要进展 .     

连续变量量子纠缠态的非对称量子克隆

该文讨论了连续变量量子纠缠态非对称克隆过程,从理论上讨论了在Local e-cloner方案中,入射和出射分束器的反射率可变情况下的纠缠态克隆,并利用纠缠不可分判据分析了所获得的非对称克隆纠缠态的纠缠特性.结果指出,克隆得到的两组纠缠态的纠缠特性不相同.     

单光子纠缠态的纠缠转移和量子隐形传态

使用光学分束器和单光子源,利用单光子态和真空态制备出了纠缠单光子态.利用光学分束器作用和单光子探测,实现了三个通讯伙伴之间的纠缠转移.提出了一个关于纠缠单光子态的量子隐形传态方案.在这个方案中,被传送的是一个未知的单光子纠缠态.通讯双方使用的量子信道是两个单光子纠缠态.通过使用分束器作用和对输出态进行光子测量以及在经典信息的帮助下,纠缠转移和量子隐形传态的过程被完成.     

量子信息讲座续讲 第三讲 量子纠缠态

量子纠缠是量子力学的奇妙特性之一.文章对量子纠缠的历史作了简单回顾,介绍了近年来在纠缠的度量和纠缠态的判别及其分类方面的主要进展.     

利用两能级原子与腔场相互作用实现纠缠压缩态的纠缠浓缩

根据大失谐条件下原子-腔场相互作用的特点,讨论了一个制备纠缠压缩态的方法,提出了一个利用两能级原子与腔场相互作用实现纠缠压缩态纠缠浓缩的方案。在这个方案中,两束具有相同振幅但有着 相位差的压缩光 和 构成的纠缠态光场被用来作为量子信道。通过利用两能级原子与腔场的相互作用以及两模正交态测量实现了这个纠缠浓缩的过程。结果表明：对于纠缠压缩态,无论其初始的纠缠是多么微弱,利用这种方法总有一定的几率可以从部分纠缠态中提取出最大纠缠态。     

量子计算与量子模拟

量子计算和量子模拟在过去的几年里发展迅速,今后涉及多量子比特的量子计算和量子模拟将是一个发展的重点.本文回顾了该领域的主要进展,包括量子多体模拟、量子计算、量子计算模拟器、量子计算云平台、量子软件等内容,其中量子多体模拟又涵盖量子多体动力学、时间晶体及多体局域化、量子统计和量子化学等的模拟.这些研究方向的回顾是基于对现阶段量子计算和量子模拟研究特点的考虑,即量子比特数处于中等规模而量子操控精度还不具有大规模逻辑门实现的能力,研究处于基础科研和实用化的过渡阶段,因此综述的内容主要还是希望管窥今后的发展.     

Analysis and improvement of verifiable blind quantum computation

In blind quantum computation (BQC), a client with weak quantum computation capabilities is allowed to delegate its quantum computation tasks to a server with powerful quantum computation capabilities, and the inputs, algorithms and outputs of the quantum computation are confidential to the server. Verifiability refers to the ability of the client to verify with a certain probability whether the server has executed the protocol correctly and can be realized by introducing trap qubits into the computation graph state to detect server deception. The existing verifiable universal BQC protocols are analyzed and compared in detail. The XTH protocol (proposed by Xu Q S, Tan X Q, Huang R in 2020), a recent improvement protocol of verifiable universal BQC, uses a sandglass-like graph state to further decrease resource expenditure and enhance verification capability. However, the XTH protocol has two shortcomings: limitations in the coloring scheme and a high probability of accepting an incorrect computation result. In this paper, we present an improved version of the XTH protocol, which revises the limitations of the original coloring scheme and further improves the verification ability. The analysis demonstrates that the resource expenditure is the same as for the XTH protocol, while the probability of accepting the wrong computation result is reduced from the original minimum (0.866)^d* to (0.819)^d*, where d^* is the number of repeated executions of the protocol.     

几何量子计算

实现可集成的量子计算的关键步骤是实现保真度足够高的一组普适量子逻辑门，最近几年发展的几何量子计算使用几何位相来实现量子逻辑门，其特点是利用几何位相的整体几何性质来避免某些局域的无规噪声的影响，从而实现较高保真度的量子门，文章先简要介绍常规几何量子逻辑门的概念，然后重点介绍最近提出的非常规几何量子计算：量子计算中使用的逻辑门的总位相既包含有几何位相，又包含有动力学位相，但它仅依赖于一些几何特征，而且，对于任意的量子位输入态，在量子门操作过程中积累的位相要么是零，要么是仅依赖几何特征的位相。     

量子计算的物理实现

与经典计算相比，量子计算对信息的处理和计算有很大的优越性．在量子计算研究中，其物理实现方法的研究是一个重要部分．文章首先介绍了DiVincenzo关于量子计算的物理实现技术的7个判据，然后简要介绍了目前实现量子计算的10种物理实现方法，包括离子阱、中性原子、光学、超导约瑟夫森结、腔量子电动力学、液体核磁共振、Kane的硅基半导体方案、富勒球、量子点和液氦表面电子，基本上涵盖了目前的量子计算物理实现的进展情况．     

周期驱动的Harper模型的量子计算鲁棒性与量子混沌

以周期驱动的量子Harper(quantum kicked Harper, QKH)模型为例，研究复杂量子动力系统的量子计算在各种干扰下的稳定性.通过对Floquet算子本征态的统计遍历性及其Husimi函数的分析，比较随机噪声干扰和静态干扰对量子计算不同程度的影响.进一步的保真度摄动分析表明，在随机噪声干扰下保真度随系统演化呈指数衰减，而静态干扰下的保真度为高斯衰减，并通过数值计算得到了干扰下的可信计算时间尺度.与经典混沌仿真中误差使状态产生指数分离不同，量子计算对状态干扰的稳定性和仿真模型的动力学特性无关. 关键词： 量子Harper模型 量子计算 量子混沌 保真度     

Complete hyperentangled state analysis and generation of multi-particle entanglement based on charge detection

We propose the schemes for implementing hyperentangled state analysis and generating four-electron high entan-gled states （including cluster state, ｜X） state, and symmetric Dicke state） based on the charge detection of free electrons. These schemes are deterministic and rely only on charge detection and single-spin rotations. This method, which uses noninteracting electrons, is not only efficient but also saves on quantum resources.     

约瑟夫森器件中的宏观量子现象及超导量子计算

超导体中的电子结成库珀对，凝聚到可以用一个宏观波函数来描绘的能量基态，该波函数的位相是代表了成百万库珀对集体运动的宏观变量．以约瑟夫森结为基础元件的超导约瑟夫森器件，使人们能够控制并测量一个超导体的位相和库珀对数目，因此是研究宏观量子现象的理想系统．文章回顾了约瑟夫森器件中的宏观量子现象研究的发展历程，介绍了当前超导约瑟夫森器件在量子计算中的重要应用，并对它们的未来作了简要的展望．     

Quantum computation with two-dimensional graphene quantum dots

We study an array of graphene nano sheets that form a two-dimensional S=1/2 Kagome spin lattice used for quantum computation. The edge states of the graphene nano sheets are used to form quantum dots to confine electrons and perform the computation. We propose two schemes of bang-bang control to combat decoherence and realize gate operations on this array of quantum dots. It is shown that both schemes contain a great amount of information for quantum computation. The corresponding gate operations are also proposed.     

从分数量子霍尔效应到拓扑量子计算

分数量子霍尔效应系统是奇异的量子液体,其中的准粒子激发可以带分数电荷,甚至具有非阿贝尔的统计性质。理论研究表明,这些准粒子可以用来实现在硬件上可容错的量子计算,即拓扑量子计算。文章在介绍分数量子霍尔效应及其在拓扑量子计算中的潜在应用基础上,重点回顾了近五年来对填充因子为5/2的分数量子霍尔态中非阿贝尔准粒子的实验探测和部分相关理论诠释。